七种接触角测试方法

来源：大昌洋行（上海）有限公司（大昌华嘉科学仪器部）分类：商机 2022-07-15 15:33:41 3706阅读次数

作者：Susanna Laurén，Biolin Scientific

润湿性是许多应用的决定性因素，从涂料到提高石油采收率，从医用植入体到杀虫剂。由于应用范围广泛，润湿性的评估即接触角的测量可以用不同的方法来完成。

• 座滴法

座滴法是最常用的接触角测试方法。采用光学接触角测量仪完成，从手动仪器到全自动系统。座滴法中，液滴（通常是水）放到固体样品上，液滴的图像由高分辨率相机拍摄，然后由软件自动测量角度。

座滴法给出静态接触角。通常测试用的液体是水，如果接触角低于90度，则表面是亲水的，如果接触角高于90度，则表面是疏水的。材料的亲疏水性在许多应用中至关重要。水滴角测量通常用于质控，因为它是一种快速无损的方法来表征材料表面化学性质。座滴法也常用于表面自由能的计算。

典型应用：表面自由能计算、质控、表面处理优化

• 针法（鼓泡法）测定前进角后退角

针法（鼓泡法）提供了测定前进角和后退角的方法。这种方法中，针靠近表面。通过向液滴中注入更多液体，液滴（最典型的是水）的大小逐渐增大。当基线开始移动时测量前进角。之后将液体吸回，液滴大小逐渐减小。当基线开始缩回时测量后退角。研究智能表面的润湿性通常需要测定前进角和后退角。

典型应用：超疏水表面

• 倾斜法

倾斜法是测量前进角和后退角的另一种方法。在这种方法中，液滴被放置在表面，之后样品台倾斜，直到液滴开始移动。倾斜可以通过倾斜样品台或倾斜整个仪器来完成。当液滴开始移动时，液滴前端角度为前进角，后端角度为后退角。这个方法还能够测定滚动角，也就是液滴开始移动的角度。

典型应用：智能表面、滚动角测量

• 捕泡法

捕泡法主要用于测定润湿在液体中样品的静态或前进和后退接触角。上述提到的液体绝大多数指水。通过使用气泡或者密度小于水的液体（如油）来测量接触角。捕泡法可以对固-液-液体系进行测量，这对石油开采领域的润湿性研究有特殊的意义。该方法还可以测量需要浸入水或其他液体中的样品润湿性，比如隐形眼镜。在隐形眼镜的案例中，向隐形眼镜上鼓气泡来表征隐形眼镜的亲水性。

典型应用：隐形眼镜、超亲水表面、提高石油采收率

• 铂金板法

铂金板法既可测定液体表面张力也可以测定接触角。该方法采用力学法表面张力仪测定。样品通过挂钩悬挂在超灵敏天平上。样品浸入到液体当中（通常是水），记录力的变化，基于液体表面张力和样品面积计算接触角。铂金板法在样品浸入过程测定前进角，样品拉出过程测定后退角。需要注意测得的是整个润湿面积的平均接触角。样品的两面要完全相同。由于方法的灵敏度，通常用于测定直径小至7μm的纤维接触角。

典型应用：纤维（直径低至7μm）

• 半月面法

半月面法主要通过光学接触角测量仪测定纤薄样品（如纤维）的接触角。样品浸入到液体（通常是水）中，然后上拉样品在样品两侧形成弯月面。弯月面和液体平面形成的夹角即为接触角。

典型应用：纤维（直径低至200μm），其他纤薄样品

• Washburn法

Washburn法主要根据液体在粉末或其他有孔材料中的毛细虹吸效应测量。样品压实填充在不锈钢样品管中悬挂在力学法表面张力仪上。样品管底部有孔，样品管浸入到液体中，记录粉末质量的增加量和对应的时间，通过Washburn方程来计算。需要注意的是，需要用完全润湿（接触角为0）样品的液体来测定材料常数。材料参数与材料的填装压实有密切的关系，因此在测量过程中样品的填装和压实至关重要。

典型应用：粉末、有孔材料

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